Koper (metaal)

[Z4x]

Wat kan ik er tegen doen?

Ik denk dat ik het al weet, te hoge spanning.

Ik heb een test draai gedaan vannacht (8-10 uur) met een 3V adapter met in serie 160 ohm dat, als het goed is, rond de 20mA af gaf aan de oplossing. De minpool heeft de 'koper explosie' gekregen. Ik vind het wel leuke resultaten, ik ga nog wat meer experimenteren hiermee.

koper_elektro_minpool.jpg

koper_elektro_pluspool.jpg

[Z4x]

Nieuwe resultaten zijn nog beter. Ik ga proberen een giga kopermetaalkristal te maken, al zal dat wel paar maanden/jaren duren. Voordeel van deze kopermetaalkristal is dat ie niet giftig is, stabiel blijft, niet verkleurt en eigenlijk voor altijd mooi blijft. Als de koper aanslag krijgt gaat ie gewoon even in een zuurbad. De kristal heeft ook een mooie schittering, al is die niet zo mooi als bij pure zoutkristallen, waarschijnlijk omdat het oppervlakte, zoals je op de foto's ziet, niet helemaal perfect glad is en het zijn geen grote 'reflectievlakken'.

Ik heb de kristal gemaakt met een 3V (1000mA) adapter en hiertussen in serie 380 ohm gezet. Geen condensatoren gebruikt om de DC wisselspanning te stabiliseren. De spanning op de elektrolyse heb ik gemeten op ongeveer 3,5V, de adapter is niet vol belast waardoor de spanning hoger is dan aangegeven op het etiket. Er liep ongeveer 10mA dankzij de 380 ohm weerstand. De diameter van de begin elektrode was ongeveer 2 mm en bijna 2 cm lang. De opstelling heeft 6 dagen 24/7 gedraaid. De concentratie van de koper(II)sulfaat oplossing was aardig hoog, ik de oplossing van een opslagbeker met kristallen op de bodem afgegoten. Er zijn paar leuke dingen om op te merken, zoals de koper kristallen groeien duidelijk naar de andere elektrode toe. Hoe dichter bij de ander elektrode, hoe groter de kristallen (meer groei). De elektrode die koper "afstaat" (de pluspool) lijdt aardig onder de elektrolyse, zoals je ziet op de onderste foto brokkelt er ook spul af, dit is als ik de kleur mag geloven koperoxide. Tijdens de elektrolyse leek de kleur meer donker blauw, als een soort combi van koper en kopersulfaat dat langzaam afbrokkelde. Iets anders dat ik opmerkte is dat de pluspool ook alleen maar bij de eerste drie 'ringen' is aangetast. De rest er boven ziet er nog glanzend uit.

Ik vind het een heel mooi resultaat voor nog maar de tweede test. Er is nog veel onderzoek te doen naar verschillende factoren om zo mooi (en snel mogelijk) kristallen te maken. Factoren die ik wil gaan bekijken en de onderlinge samenhang ervan zijn: spanning, stroomsterkte, oppervlakte elektrode (groeit natuurlijk tijdens elektrolyse), concentratie koper(II)sulfaat oplossing, temperatuur, stabiliteit stroomvoorziening, afstand en grote van de elektroden. Zijn er nog meer?

Zoals de verkoper tegen de politie zei toen bleek dat de dief de kluis was vergeten te legen, "Gelukkig hebben we de foto's nog":

koperel_01.jpg

koperel_02.jpg

koperel_03.jpg

koperel_04.jpg

[Z4x]

Ik heb voor de grap eenzelfde experiment als boven gedaan met koperkristallen, maar nu had ik van te voren een beetje NaOH toegevoegd zodat er koperhydroxide op de bodem lag. In deze fluweel zachte hydroxide laag zat de min elektrode volledig ondergedompeld (waar het koper groeit). Op zich is het effect wel grappig wat ik kreeg en ik heb het idee dat er koperhydroxide is omgezet naar koper, maar 100% zeker ben ik het niet. Door de NaOH is er ook natriumsulfaat in de oplossing gekomen en dat kan de reactie ook beïnvloeden. Daarnaast heb ik ook een 5V adapter gepakt in plaats van de vorige 3V. CuOH lijkt heel volumineus, maar is het niet. Ik heb daar wel rekening mee gehouden door de reageerbuis met CuOH een lange tijd te laten staan zodat alles naar beneden was gezakt. Anyway, de foto's staan hieronder. Wat ik wel leuk vond is dat in de oplossing de kristallen gewoon grijs/zilver lijken, maar er buiten het typische koperkleurtje hebben. Waarschijnlijk komt dat omdat koper(II)sulfaat oplossingen alle lichtfrequenties rond rood absorberen (vandaar de blauwe kleur van de oplossing) en zo de kristal kleurloos lijkt. Beetje vreemde hieraan is dat mijn andere koperkristallen die staan de groeien wel een beetje een kleurtje hebben. Misschien dat deze kristal toch iets anders is gegroeid op macro/nano niveau en zo alleen een bepaalde kleur weerkaatst, die net ontbreekt door de koper(II)sulfaat oplossing.

Al redelijk snel in het begin:

koper_hydroxide_elektro_01.jpg

De volgende dag. De electrode is er wel uit geweest naar de vorige foto. Wat apart is dat zoals je achter in de reageerbuis ziet, groeit er ook een stukje koper omhoog. Dit was van de plus elektrode afgebrokkeld en is met een klein beetje contact met de minpool gewoon gaan groeien:

koper_hydroxide_elektro_02.jpg

Eind kristal (die heel zwak is):

koper_hydroxide_elektro_03.jpg

[Z4x]

koperkristal_extreme01.jpg

kristallen zijn niet mooi gevormd, ik doe em opnieuw met een stabielere voeding.

[Z4x]

Na een beetje spoelen met warm azijnzuur is ie toch iets mooier!

koperkristal_extreme02.jpg

[Wouter]

Heel, héél mooi! Hoe groot zijn ze?

[woelen]

Dit ziet er echt super uit. Kun je een precies recept geven van wat je allemaal hebt gedaan? Dit is iets dat zeker de moeite waard is om ook doror anderen te laten proberen.

[Z4x]

Bedankt voor de reacties. De CuSO4 is geconcentreerd, dus zeg maar afgegoten van een oplossing met kristallen op de bodem.

Dit is de methode:

opstelling.png

Dit is de grote:

koperkristal_extreme03.jpg

//edit: Ik ga nu proberen nog één te maken met een stabielere voeding (minder rimpels door LM7805). Geen betere kristallen, dan gedestilleerd water. Dan nog niet, dan komt het waterbad te voorschijn.

[Reap]

en z4x heb je het nog geprobeerd?
zodra ik die USB microscoop heb zal ik eens kijken of mijn kopersulfaat cathodes een of andere kristalstructuur hebben.

[Z4x]

Ik heb het geprobeerd en ik denk dat ik iets wijzer ben geworden, vooral op 1 belangrijk punt. De vorming van de kristalstructuur lijkt afhankelijk van de afstand tussen de elektrodes. Maar de koper(II)sulfaat concentratie lijkt deze ook te beïnvloed. Oftewel dit kan ook betekenen dat de stroomsterkte de bepalende factor is? Iemand die hier meer (literatuur) over weet?


Deze foto laat het resultaat zien met een stabiele voeding (LM7805 gebruikt). Helaas heb ik niet het gewenste resultaat gekregen, maar het laat paar hele mooie dingen zien. Ten eerste dat er een koper(II)sulfaat concentratie "scheiding" plaatsvindt. Dit is op zich best apart, want normaal gebeurd dat niet. Eenmaal een geroerde oplossing koper(II)sulfaat zal voor altijd gelijk geconcentreerd zijn. De reden dat het hier gescheiden is komt denk ik doordat de elektrode alle koper(II)sulfaat rondom "hem" opneemt en zodra er niks meer is begint ie naar beneden te groeien waar wel koper(II)sulfaat is. Dit gaat zo door en doordat de oplossing niet gemengd wordt komt er nooit koper(II)sulfaat omhoog.

Het tweede wat deze foto mooi laat zien (al niet geheel duidelijk), is dat er verschillende soorten kristalstructuren zitten op verschillende afstanden van de elektrode. Ik herken er drie, de "geëxplodeerde" punten aan het begin van de draad, dan de (ruis) bolletjes en als laatste de echte scherpe vlakke kristallen. Zowel de kristallen bij het begin van de draad als de bolletjes zijn zwak gevormd (breken snel af). Hieronder paar foto's die het duidelijker laten zien.

Cu-crystal-01.jpg

Cu-crystal-02b.jpg

Cu-crystal-03b.jpg

Als laatste nog een foto die ik zelf niet helemaal kan verklaren. Dit was een experiment waarbij de andere elektrode ingepakt was in een boterhamzakje met paar gaatjes er in. Daarnaast is er gedestilleerd water gebruikt. Misschien door het inpakken is de afstand tussen de elektrodes vergroot en daardoor die lelijke bolletjes.

Cu-crystal-04b.jpg

[Reap]

ziet er mooi uit.
maarja dat mechanisme wat jij beschrijft over de concentratie is hetgeen waar ik gebruik van maak om de kopersulfaat kristallen mee te laten neerslaan.
alleen mijn kathodes zijn schuimachtiger en broos zelfs met 3V tussen de 1 en 5 mA, waarvan ik zou verwachten we mooie kristallen zouden vormen. (ik vermoed H2 vorming)
alleen een verschil in onze oplossing is dat mijn oplossing zuur is.

[Jor]

Mooie kristallen hoor. Ik vind het ook erg mooit te zien hoe de oplossing kleurloos is rond de kristallen

[spidey]

Ja, zeer mooi. Het lijken wel zeekoralen.

Wat ik me nu afvraag: hoe heb je die fraaie gevormde grotere kristallen gekregen waarvan je de foto op 17 juli postte? De reden waarom ik die zo mooi vind, is omdat je daar echt platte kristalvlakken ziet van kopermetaal, terwijl het koper niet gesmolten is geweest.

[Z4x]

Ja, zeer mooi. Het lijken wel zeekoralen.

Wat ik me nu afvraag: hoe heb je die fraaie gevormde grotere kristallen gekregen waarvan je de foto op 17 juli postte? De reden waarom ik die zo mooi vind, is omdat je daar echt platte kristalvlakken ziet van kopermetaal, terwijl het koper niet gesmolten is geweest.

Ja die vind ik ook heel mooi en probeer ik nog een keer te maken, maar tot nu toe is dat nog niet gelukt. Wel grappig dat het bijna de 2de of 3de keer direct zo mooi was gelukt, geeft wel motivatie om meer te proberen.

[Z4x]

Hmm, ik denk dat ik toch nog geen idee heb wat nou de kristalvorming beïnvloed. Ik heb nu zo'n raar resultaat... nou was de oplossing ook al gebruikt en een beetje troebel...

koper_wtf_02.jpg

koper_wtf_01.jpg